Шпаргалки ао "Астрономии"

Фотосфера

 

Фотосферой  называется основная часть солнечной  атмосферы, в которой образуется

видимое излучение, имеющее непрерывный  спектр. Таким образом, она излучает

практически всю приходящую к нам солнечную  энергию. Фотосфера видна при

непосредственном  наблюдении Солнца в белом свете  в виде кажущейся его

“поверхности”. Первое, что бросается в глаза  во время таких наблюдений, -

плавное потемнение солнечного диска к краю. По мере удаления от центра яркость

убывает все быстрее и быстрее, особенно на самом краю, который оказывается  очень

резким. На рис. 132 изображено изменение яркости  диска Солнца с расстоянием от

центра  при наблюдении в различных лучах.

 

Потемнение  диска Солнца к краю объясняется  тем, что в фотосфере происходит рост

температуры с глубиной. Различные точки солнечного диска обычно характеризуют

углом 9, который составляет луч зрения с  нормалью к поверхности Солнца в

рассматриваемом месте (рис. 133). В центре диска этот угол равен нулю и луч

зрения  совпадает с радиусом Солнца.

 

На краю q   = 90°, и луч зрения скользит вдоль касательной к слоям  Солнца. Как

было  показано в § 105, большая часть излучения некоторого слоя газа исходит от

уровня, находящегося на оптической глубине t  " 1. Когда луч зрения пересекает

слои  фотосферы под большим углом 9, оптическая глубина t  = 1 достигается  в

более внешних  слоях, где температура меньше. Вследствие этого интенсивность

излучения от краев солнечного диска меньше интенсивности излучения его  середины

(рис. 134).

 

Точные  измерения распределения яркости  по диску Солнца позволяют рассчитать

изменение с глубиной всех важнейших характеристик  фотосферы. Такой расчет

называется  построением ее модели. Не вдаваясь в детали, изложим основную его

идею.

Определение зависимости температуры от глубины. Уменьшение яркости солнечного

диска к  краю в первом приближении пропорционально  cos q   и может быть

представлено  эмпирической формулой

      I(ϴ  ) = I0(1 - u + u cos ϴ   ),(9.11)

 

где I(q  ) - яркость в точке, в которой луч зрения составляет угол q   с

нормалью, I0 - яркость излучения центра диска, и - коэффициент

пропорциональности, зависящий от длины волны. В соответствии с рис. 132 для

красных лучей значение и меньше, чем для синих. Для зеленых лучей с длиной волны

l  = 5000 Å  и = 0,65, I0 = 4,6 × 1014 эрг/см2 × сек × стерад для Dl  = 1 см.

Теперь  воспользуемся тем обстоятельством, что наблюдаемая яркость примерно равна

излучательной способности вещества на оптической глубине t  = 1 (см. стр. 223).

Поскольку при переходе от центра диска к  краю изменяется угол наблюдения,

различие  яркости I(q  ) по диску Солнца отражает соответствующее изменение

излучательной способности атмосферы с глубиной (или оптической толщиной,

измеряемой вдоль радиуса). Из рис. 134 видно, что количество вещества вдоль

отрезка радиуса в sec q    раз меньше, чем вдоль отрезка луча зрения,

заключенного  между теми же концентрическими слоями. Следовательно, слой,

фактически  наблюдаемый в данной точке диска (т.е. расположенный на оптической

глубине, равной 1 вдоль луча зрения), находится  на оптической глубине вдоль

радиуса t  = cos q .  Подставляя это в (9.11), получаем, что излучательная

способность атмосферы изменяется с оптической глубиной вдоль радиуса следующим

образом:

      I(t ) = I0(1 - u + ut  ),(9.12)

 

или, для зеленых лучей,

Таким образом, излучение фотосферы на оптической глубине t l  , отсчитываемой

вдоль радиуса, приблизительно равно яркости солнечного диска в точке, где cos q

= t l  .

Фотосфера сильно излучает, а следовательно, и поглощает излучение во всей

области видимого непрерывного спектра. Это  дает право применять к ее излучению

законы  теплового равновесия, сформулированные в § 106. Тогда для каждого слоя

фотосферы, расположенного на определенной глубине, можно найти такое значение

температуры, при котором рассматриваемое  излучение (в нашем случае с длиной

волны l  = 5000 Å)

температура в фотосфере растет с глубиной и в среднем

близка к 6000°. Вспоминая выводы, сделанные в § 119, мы видим, что верхние слои

фотосферы совпадают с выявленной там областью минимальной температуры. Далее, из

заключения  того же параграфа следует, что водород  в фотосфере ионизован слабо.

Определение протяженности фотосферы. Чтобы  оценить протяженность фотосферы,

воспользуемся введенным в § 120 понятием шкалы высоты. Для атмосферы давление на

верхней границе P1 стремится к нулю, а  потому давление у основания

      P2  " r gH.(9.13)

 

Величину  Н можно рассматривать как  протяженность такой однородной атмосферы с

постоянной  плотностью r ,  которая создает  то же давление у основания, что и

рассматриваемая. Поэтому величину Н часто называют высотой однородной атмосферы.

Она характеризует  протяженность атмосферы. Действительно, выражение (9.13) можно

переписать  так:

      mg¤ H = kT,(9.14)

 

где m и k  суть m  и R , рассчитанные на одну частицу. Как следует из последнего

равенства, частицы атмосферных газов распределяются таким образом, что их

наиболее  вероятная кинетическая энергия  равна потенциальной энергии,

соответствующей подъему на высоту Н, совпадающую  со шкалой высоты (9.5).

Поскольку фотосфера состоит главным образом  из неионизованного водорода, для нее

m  " 1. Подставляя это значение в  формулу (9.14) и полагая в ней  T = 6000° и g¤

= 2,7×104 см/сек2,

Следовательно, существенное изменение плотности  происходит в фотосфере на

протяжении  сотен километров, что составляет примерно 1/3000 часть солнечного

радиуса.

Плотность вещества и давление в фотосфере. В § 108 было показано, что слой, в

котором возникает наибольшая доля выходящего излучения, расположен на оптической

глубине t   = 1. Поэтому, согласно определению  оптической толщины (7.29),

      t  = k r H " 1.(9.16)

 

В этом выражении k  - коэффициент поглощения, рассчитанный на 1 г вещества. В

среднем для фотосферного вещества он равен 0,6 см2/г. Тогда, полагая Н = 180 км,

получаем

 

Более точные расчеты показывают, что плотность  в фотосфере меняется от 0,1×10-7

г/см3 в  верхних слоях примерно до 5×10-7 г/см3  в самых глубоких. Поскольку

масса атома  водорода равна 1,6×10-24 г, это означает, что в 1 см3 фотосферы

содержится  от 6×1015 до 3×1017 атомов. Теперь по формуле (7.9) легко найти

давление  газа, полагая m  = 1 г/моль и Т = 6000°, которое, очевидно, меняется от

5×103 до 2,5×105 дин/см2. Давление 105 дин/см2 соответствует 100 миллибарам или

около 0,1 атмосферы.

Проведенные рассуждения являются лишь грубой иллюстрацией основных этапов

определения физических свойств вещества в фотосфере. Все численные результаты

весьма  приближенны. Тем не менее они дают верное представление об условиях в

фотосфере и хорошо согласуются с более  точными значениями, приведенными в  табл.

6, в которой геометрическая глубина h отсчитывается от уровня, соответствующего

наблюдаемому  краю Солнца со знаком “+” вверх  и “-” вглубь фотосферы.

Итак, фотосфера - тонкий слой газа протяженностью в  несколько сотен километров,

весьма  непрозрачный, с концентрацией частиц около 1016-1017 в 1 см3,

температурой 5-6 тысяч градусов и давлением  около 0,1 атмосферы.

В этих условиях все химические элементы с  небольшими потенциалами ионизации (в

несколько вольт, например, Na, К, Са) ионизуются. Остальные элементы, в том

числе водород, остаются преимущественно в нейтральном состоянии.

Фотосфера - единственная на Солнце область нейтрального водорода. Однако в

результате незначительной ионизации водорода и практически полной ионизации

металлов  в ней все же имеются свободные  электроны. Эти электроны играют

исключительно важную роль: соединяясь с нейтральными атомами водорода, они

образуют  отрицательные ионы водорода (Н-). Это протоны, с которыми связан не

один, как  обычно у водорода, а два электрона. Отрицательные ионы водорода

образуются  в ничтожном количестве: из ста  миллионов водородных атомов в среднем

только  один превращается в отрицательный  ион. Ионы Н- обладают свойством

необычайно  сильно поглощать излучение, особенно в инфракрасной и видимой

областях спектра. Поэтому, несмотря на свою ничтожную концентрацию,

отрицательные ионы водорода являются основной причиной, определяющей поглощение

фотосферным веществом излучения в видимой  области спектра.

   

 

вращение солнца

Солнце  имеет Северный полюс и Южный  полюс и вращается вокруг своей  оси, также как и Земля. Однако, в отличие от Земли, которая вращается  вдоль своей широты каждые 24 часа, Солнце совершает полный оборот вокруг своей оси за 22,14 года. Солнце вращается  в том же самом направлении как и Земля. 
Солнце делает полный оборот вокруг своей оси за 22 года 51 день 3 часа (плюс- минус 10) дней). Звезда Солнце является твёрдожидким телом. Оно имеет твёрдое ядро, вокруг ядра горячая жидкая мантия, сверху твёрдая кора. Вращение Солнца вокруг своей оси равно 22,14 года за 1 оборот, а не 1 год, 2 года, 6 лет или хотя бы 11лет, как у полного цикла солнечной активности. Неужели Солнце так медленно вращается, спросите вы? Да не может этого быть. Бред какой-то. Чепуха. И это будет хороший вопрос. На который вы получите полный, со всеми доказательствами, ответ в моей электронной книге. 
Солнце окутано, горячим и горящим газом, внешние слои которого на высоте солнечных пятен вращаются вокруг Солнца быстрее, чем сами пятна. Солнечные пятна совершают полный оборот вокруг Солнца за 27,5 дней (среднее значение). Это факт. Точнее на экваторе за 25 дней, а удаляясь от экватора скорость солнечных пятен уменьшается и у полюсов равна примерно от 31 дней до 36 дней. Поэтому ученые решили, что Солнце вращается, каждые 25 дней на экваторе и делает прогрессивно более медленное вращение в более высоких широтах, до 35 дней в полюсах. Звезда Солнце имеет силу притяжения, поэтому оно окутано газом, который притягивается к Солнцу. Этот тяжелый газ, который состоит в основном из Н²(водорода) и является горючим. 
Звезда Солнце – источник жизни и гибели; а) почти всего живого на Земле 252 млн. лет назад; б) динозавров, птерозавров, аммонитов и других пресмыкающихся 65 млн. лет назад. Солнце вращается не от действия внутренних сил, а от взаимодействия внутренних и внешних сил. Причиной вращения планет вокруг Солнца является не только само Солнце, но и внешние силы. Звезда по имени Солнце вращается благодаря тому, что имеет почти одинаковую внутреннюю плотность и температуру в двух его противоположных местах. 
Звёзды, Солнце, Юпитер, все планеты солнечной системы является твёрдожидкими телами. Юпитер относительно Солнца не вращается, и всегда повёрнута к Солнцу одной стороной. У Юпитера плотность, масса внутри планеты и температура расположены не пропорционально относительно центра. Поэтому эта планета не вращается и всегда расположена к Солнцу одной стороной. Та сторона Юпитера, которая имеет большую (ударение на о) внутреннюю температуру и меньшую плотность, расположена с другой (теневой) стороны от Солнца. Но так как Солнце нагревает газовую атмосферу Юпитера, создаётся впечатление что сторона, обращённая к Солнцу, имеет также и большую внутреннюю температуру. Также и у Луны. 
Солнце, также имеет силу отталкивания, кроме силы притяжения на своей поверхности, т.к. оно имеет высокую внутреннюю и внешнюю среднюю температуру. На Солнце лава из вулканических гор изливается постоянно, и при максимуме солнечной активности, и при минимуме солнечной активности. И примерно одинаково, что в максимуме солнечной активности, что в минимуме солнечной активности. Это никак не зависит от минимума и максимума солнечной активности. Солнечные пятна это выбросы кусков магмы на некоторую высоту солнечной поверхности. Хотя, как и на Земле солнечные пятна появляются на поверхности Солнца неравномерно по времени и с разной силой (масса, скорость выделения). Поэтому пока нельзя точно определить период вращения звезды Солнца вокруг своей оси. Это если коротко написать про Солнце.